Keď antibiotiká zlyhajú Vedci našli spôsob, ako vyliečiť milióny ľudí. Ako pomáhajú vírusy

Globálny problém ľudstva

V priebehu minulého storočia bol jedným z najvýznamnejších pokrokov v medicíne objavenie antimikrobiálnych látok. Vďaka vynálezu a zavedeniu penicilínu do klinickej praxe sa ľudstvu podarilo výrazne predĺžiť dĺžku života. Často iracionálne a rozšírené používanie antibiotickej terapie „pre každý prípad“ však vedie k tomu, že infekcie sa stávajú odolnými voči liečbe.

Podľa správy Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) z roku 2019 zomrie každý rok najmenej 700 000 ľudí v dôsledku rezistencie na antibiotiká. Infekcie spôsobené rezistentnými kmeňmi mikroorganizmov sa ťažko liečia, sú závažnejšie, častejšie vyžadujú hospitalizáciu a použitie kombinovanej liečby s použitím alternatívnych liekov. V dôsledku toho sa zotavenie pacienta sťažuje, predražuje a vytvára podmienky na šírenie epidémie.

Jednou z príčin krízy antibiotickej rezistencie bola ľahká dostupnosť antibakteriálnych liekov, ako aj prevalencia samoliečby a nerozumné predpisovanie antibiotík lekármi. Pandémia COVID-19 ešte viac zhoršila existujúci problém.

Nedostatok základného povedomia o vplyve antibiotík na vírusy a strach z novej neznámej infekcie zvýšili voľnopredajný prístup k antibiotikám, najmä v krajinách s nízkymi a strednými príjmami, kde je prístup verejnosti k zdravotníckym zariadeniam ťažký. a predaj antibakteriálnych liekov je nedostatočne kontrolovaný, píše Centrálny výskumný ústav epidemiológie Rospotrebnadzor.

10 antistresových tipov od Škandinávcov:

Z tých, ktorí boli prijatí do nemocnice, iba 15 percent pacientov, u ktorých boli diagnostikované relevantné bakteriálne infekcie, potrebovalo antibiotickú liečbu, ale antibiotiká boli predpísané 75 percentám prípadov.

Čínski vedci z Huazhong University of Science and Technology tiež skúmali vplyv antibiotík na infekciu koronavírusom. Analyzovali údaje od 1 500 pacientov s COVID-19, ktorí boli prijatí v stredne ťažkom stave. 996 pacientom boli podané antibiotiká počas prvých dvoch dní po hospitalizácii a druhej skupine buď neboli podané antimikrobiálne látky vôbec, alebo boli predpísané o dva dni neskôr.

Ukázalo sa, že koronavírus prešiel do vážneho štádia u 36 percent subjektov z prvej skupiny a 22 percent z druhej skupiny. V dôsledku toho vedci dospeli k záveru, že používanie antibiotík na COVID-19 je spojené s vyššou pravdepodobnosťou rozvoja závažného priebehu ochorenia.

Veľmi skoro môžu niektoré typy antibakteriálnych liekov – napríklad tretia generácia triedy cefasporínov – stratiť účinnosť, keďže na začiatku pandémie COVID-19 sa niekoľko európskych zdravotníckych zariadení pokúšalo vírus liečiť s antibiotikami.

Vo WHO sa problém rezistencie na antibiotiká opakuje pravidelne a nedávno bol zaradený do zoznamu desiatich najvážnejších hrozieb pre ľudstvo. V roku 2016 Svetové zdravotnícke zhromaždenie prijalo Globálny akčný plán boja proti antimikrobiálnej rezistencii, ktorý poskytuje súbor opatrení na komplexné riešenie tohto problému.

Čo sú bakteriofágy

Bakterofágy alebo jednoducho fágy sú jedným zo sľubných spôsobov boja proti rezistencii na antibiotiká. Sú to maličké vírusy, ktoré sú všadeprítomné na Zemi a môžu napadnúť iba baktérie alebo patogény.

Tak ako väčšina vírusov, aj bakteriofágy sa rozmnožujú v hostiteľských bunkách, sú schopné rozmnožovať sa v bakteriálnych bunkách a spôsobiť v nich lýzu (rozpustenie). Fágy majú významný vplyv na zloženie, dynamiku a aktivitu mikrobiálnych zhlukov, na vývoj mikróbov a ich interakciu a podieľajú sa na kontrole expresie vlastných mikrobiálnych génov.

Oficiálne boli bakteriofágy objavené v rokoch 1915-1917, keď ich nezávisle od seba objavili Frederick Twort a Felix d’Herelle. Nástup moderného technického vybavenia laboratórií a zdokonaľovanie metód prípravy preparátov na mikroskopiu umožnili dôkladnejšie študovať bakteriofágy. Ukázalo sa, že štruktúra fágov je mimoriadne rôznorodá a zložitejšia ako štruktúra rastlinných vírusov a niektorých ľudských a zvieracích vírusov.

Bakterofágy majú prísnu špecifickosť, čo znamená, že sú schopné parazitovať len na obmedzenom spektre mikroorganizmov, napríklad iba na streptokoky alebo stafylokoky. Možnosť využitia fágov na liečbu bakteriálnych infekcií zaujímala vedcov už v 20. storočí, no objavenie sa penicilínu spôsobilo pozastavenie prác v tejto oblasti.

Vzhľadom na rastúcu antibiotickú rezistenciu a problémy so syntézou nových typov antibiotík sa vo vedeckej komunite opäť prebudil záujem o fágovú terapiu. Výskum v oblasti bakteriofágov v súčasnosti prebieha v Rusku, Gruzínsku, Poľsku, Francúzsku, Nemecku, Fínsku, Kanade, USA, Veľkej Británii, Mexiku, Izraeli, Indii, Austrálii.

Uložené fágovou terapiou

Gruzínsko je jednou z popredných krajín v oblasti štúdia a aplikácie bakteriofágov. V malej kaukazskej krajine sa štúdium fágov začalo v 20. storočí. Gruzínsky vedec Georgy Eliava v 20. rokoch 20. storočia pracoval v Pasteurovom inštitúte v Paríži spolu s jedným z objaviteľov bakteriofágov Felixom d’Herelle.

Po návrate do ZSSR sa Eliavovi podarilo presvedčiť Josifa Stalina, aby otvoril Inštitút bakteriofágov v Tbilisi, ale on sám bol v roku 1937 vystavený politickým represiám, bol zatknutý a zastrelený.

Teraz inštitút pokračuje v práci, ktorú začal Eliava, a dosiahol významné výsledky. Jedným z pozoruhodných prípadov bolo vyliečenie belgickej ženy, ktorá trpela vážnou bakteriálnou infekciou viac ako dva roky. Predpísaná terapia jej nepomohla, no bakteriofágy Klebsiella pneumoniae, ktoré gruzínski vedci izolovali z odpadových vôd, pacientku za pár mesiacov vyliečili.

V roku 2016 bola pri teroristickom útoku zranená 30-ročná Belgičanka. Po čiastočnej amputácii panvy a fixácii stehennej kosti lekári zhodnotili jej stav ako stabilizovaný a predpísali antibiotiká. O štyri dni neskôr upadla do septického šoku, vysoko život ohrozujúceho stavu, ktorý sa vyskytuje v reakcii na závažnú infekciu. Vo vzorke odobranej z infikovaných tkanív lekári našli celý rad patogénnej mikroflóry: Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter cloacae a Klebsiella pneumoniae.

10 najzdravších džúsov (a jeden zlý):

Lekári predpísali dlhodobú terapiu veľkými dávkami antibiotík, no nepomohlo to. Počas dvoch rokov liečby antibakteriálnymi liekmi sa u pacienta objavili nežiaduce reakcie, začala sa nekróza (odumretie) transplantovaného svalového tkaniva. Okrem toho mala pretrvávajúcu horúčku a poruchu funkcie obličiek, ktorá bola sprevádzaná mukormykózou.

Lekári ponúkli pacientovi experimentálnu liečbu bakteriofágmi. Etická komisia belgickej nemocnice schválila použitie experimentálnej fágovej terapie už v roku 2016 a pacient podpísal informovaný súhlas s experimentálnou liečbou.

Lekári sa však dlho nevedeli zhodnúť na tom, či je možné takúto terapiu použiť a ako ju používať. Keďže farmakologické údaje tohto typu terapie neboli príliš rozsiahle, bolo rozhodnuté vstreknúť fágy priamo do ohniska zápalu pomocou katétra. Pacient však naďalej užíval antibiotiká.

Lekári zaznamenali pozitívny účinok po niekoľkých dňoch, ale kombinovaná liečba bola plne vyhodnotená až o tri mesiace neskôr: u pacientky zmizli hnisavé a nekrotické lézie, obnovila sa citlivosť svalov ľavého stehna, pribrala a cítil sa lepšie. Krvné testy potvrdili pozitívnu dynamiku a počítačová tomografia ukázala, že stehenná kosť sa čiastočne zotavila. Vo vzorkách fragmentov kostí nebol pozorovaný žiadny rast bakteriálnych kultúr.

Ďalším pacientom, ktorému sa podarilo uzdraviť pomocou bakteriofágov, bol 34-ročný americký strojný inžinier, ktorého bakteriálne ochorenie sa stalo chronickým a trvalo šesť rokov. V rozhovore s novinármi z Agence France Presse povedal, že po dvoch týždňoch terapie sa cítil lepšie. Pacient povedal, že v USA vyskúšal všetky možné spôsoby liečby, po čom sa rozhodol prísť do Tbiliského inštitútu.

Mzia Kutateladze, členka Inštitútu bakteriofágov, sa domnieva, že tento typ terapie potrebuje ďalšie klinické štúdie, aby vlády iných krajín mohli schváliť takúto liečebnú metódu. V roku 2019 americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) schválil klinické štúdie o použití bakteriofágov na liečbu sekundárnych infekcií u pacientov s COVID-19.

Nielen medicína

Okrem využitia bakteriofágov v oblasti medicíny sú perspektívne aj pre využitie v poľnohospodárstve – tak v chove zvierat, ako aj v rastlinnej výrobe. Majú byť lacnou alternatívou k antibiotikám pri ochrane plodín a zvierat pred baktériami. Inštitút bakteriofágov v Tbilisi už vykonal množstvo štúdií o bavlne a ryži.

Americká nezisková organizácia Phages for Global Health (PGH) vyvíja množstvo programov na výrobu a dodávku bakteriofágov do Afriky a Ázie na použitie v poľnohospodárstve. Zakladatelia spoločnosti veria, že fágové liečby môžu byť cenovo konkurencieschopné s antibiotikami a umožňujú farmárom ich používať v boji proti škodlivým baktériám.

Bakterofágy možno použiť aj na boj proti biologickým zbraniam a bioterorizmu. V roku 2018 vedci z Brigham Young University publikovali prácu, v ktorej skúmali potenciál fágov brániť sa proti biologickým útokom pomocou antraxu.